KR20160122839A - Annular turbine engine combustion chamber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축선 방향(X), 반경 방향, 및 방위각 방향을 갖는 환상 터빈 엔진 연소실에 관한 것이다. 상기 연소실은 제1 환상 벽(12) 및 제2 환상 벽(14)을 포함한다. 각각의 벽은 환상 연소실의 인클로져(enclosure)의 적어도 일 부분을 정의한다. 제1 및 제2 벽(12, 14)은 상보적인 상호 결합 요소(12d, 14d)를 갖는다. 제1 벽(12)은 적어도 하나의 제1 관통 홀(12f)을 갖는 한편, 제2 벽(14)은 적어도 하나의 제2 관통 홀(14f)을 갖는다. 또한, 연소실은 제1 홀(12f) 및 제2 홀(14f)을 포함하는 한 쌍의 홀 안으로 삽입되는 적어도 하나의 핀을 포함한다. 상기 핀(18)은 인젝터에 의해서 형성되고, 제1 및 제2 벽(12, 14)을 고정적으로 상호 연결한다.The present invention relates to an annular turbine engine combustion chamber having an axial direction (X), a radial direction, and an azimuthal direction. The combustion chamber includes a first annular wall (12) and a second annular wall (14). Each wall defines at least a portion of the enclosure of the annular combustion chamber. The first and second walls 12, 14 have complementary interlocking elements 12d, 14d. The first wall 12 has at least one first through-hole 12f, while the second wall 14 has at least one second through-hole 14f. Further, the combustion chamber includes at least one pin inserted into the pair of holes including the first hole 12f and the second hole 14f. The pin 18 is formed by an injector and fixedly interconnects the first and second walls 12,14.
Description
본 발명은 터보머신 연소실의 분야, 좀 더 구체적으로 터보머신, 및 특히 그러나 배타적이 아닌 헬리콥터 터보샤프트 엔진용 환상 연소실 분야에 관한 것이다.The present invention relates to the field of turbo machine combustion chambers, and more particularly to turbo machines and, more particularly, to the field of toroidal combustion chambers for helicopter turboshaft engines that are not exclusive.
용어 "터보머신"은 구동 출력 생성하는 임의의 가스 터빈 장치를 의미하기 위해서 사용되며, 특히, 구동 샤프트를 회전시킴으로써 구동 출력이 전달되는 터보샤프트 엔진, 및 고속의 고온 가스를 분출하는 것에 대한 반작용으로 추진을 위해 필요한 추력을 제공하는 터보제트를 포함한다. 예를 들어, 터보샤프트 엔진은 헬리콥터, 배, 기차에서 엔진으로서, 그리고 실제로 산업 파워 플랜트로서 사용된다. 터보 프롭(프로펠러를 구동하는 터보샤프트 엔진)은 같은 방식으로 항공기 엔진으로서 사용되는 터보샤프트 엔진이다.The term "turbomachine" is used to refer to any gas turbine device that generates drive output, and more particularly to a turboshaft engine in which the drive output is transmitted by rotating the drive shaft, and as a reaction to jetting high- And turbojets that provide the thrust required for propulsion. For example, turboshaft engines are used as engines in helicopters, ships, trains, and indeed as industrial power plants. TurboProp (turbo shaft engine that drives the propeller) is a turbo shaft engine used as an aircraft engine in the same way.
터보머신용 종래의 환상 연소실은 축선 방향, 반경 방향, 그리고 방위각 방향을 제공하며, 일반적으로 5개의 환상 벽을 포함하고, 각각의 환상 벽은 연소실 체적의 적어도 일부분을 한정한다.Conventional annular combustion chambers for turbo machines provide axial, radial, and azimuthal directions, generally including five annular walls, each annular wall defining at least a portion of the combustion chamber volume.
이 환상 벽은 종래에 용접 또는 볼트 조이기에 의해서 서로 조립된다. 용접에 의해서 이들을 서로 조립하는 것은, 예를 들어 벽 중 하나를 교체하는 목적을 위해서 또는 유지보수를 위해서 제1 벽을 제2 벽으로부터 분리하는 것을 불가능하게 한다. 나사 조이기에 의한 조립은, 생성되는 블로킹(blocking) 때문에 볼트가 결합되는 홀의 근처에 크랙이 나타나게 하여, 연소실을 약하게 하는 결점을 제공한다. 또한, 이러한 방식으로 조립하는 것은 복잡하고, 시간이 오래 걸리고, 비싸다.These annular walls are conventionally assembled together by welding or bolting. Assembling them together by welding makes it impossible to separate the first wall from the second wall, for example, for the purpose of replacing one of the walls or for maintenance. Assembly by screw tightening causes cracks to appear in the vicinity of the holes to which the bolts are joined due to the resulting blocking, thereby providing a drawback of weakening the combustion chamber. Also, assembling in this manner is complex, time consuming, and expensive.
일 실시형태는, 축선 방향, 반경 방향, 및 방위각 방향을 제공하고, 제1 환상 벽 및 제2 환상 벽을 포함하는 터보머신용 환상 연소실을 제공하며, 각각의 벽은 환상 연소실의 체적의 적어도 일 부분을 한정하고, 제1 및 제2 벽은 상보적인 피팅 요소를 제공하며, 상기 제1 벽은 적어도 하나의 제1 관통 홀을 제공하는 한편, 상기 제2 벽은 적어도 하나의 제2 관통 홀을 제공하고, 또한 상기 연소실은 제1 홀 및 제2 홀을 포함하는 한 쌍의 홀에 결합되는 적어도 하나의 핀을 갖고, 상기 핀은 상기 제1 및 제2 벽의 피팅을 잠근다.One embodiment provides an annular combustion chamber for a turbomachine that provides axial, radial, and azimuthal directions, and includes a first annular wall and a second annular wall, each wall having at least a portion of the volume of the annular combustion chamber Wherein the first and second walls provide a complementary fitting element wherein the first wall provides at least one first through hole while the second wall defines at least one second through hole Wherein the combustion chamber also has at least one pin coupled to a pair of holes including a first hole and a second hole, wherein the pin locks the fittings of the first and second walls.
제1 환상 벽은 제1 피팅 요소를 갖는 한편, 제2 환상 벽은 제2 피팅 요소를 갖고, 제1 및 제2 피팅 요소는 연소실의 축선 방향 및/또는 방위각 방향으로 피팅에 의해서 협력하도록 각각 서로에 대해서 상보적일 수 있다. 달리 말하면, 제1 및 제2 피팅 요소는 연소실의 축선 방향 및/또는 방위각 방향을 따라서 서로에 대해서 상대적으로 이들을 이동시킴으로써 서로 피팅되거나 결합된다.The first annular wall has a first fitting element, the second annular wall has a second fitting element, and the first and second fitting elements are connected to each other to cooperate by fitting in the axial and / or azimuthal direction of the combustion chamber, Lt; / RTI > In other words, the first and second fitting elements are fitted or joined together by moving them relative to each other along the axial and / or azimuthal direction of the combustion chamber.
연소실은 2개 이상의 환상 벽을 가질 수도 있다. 3개 이상의 벽으로, 복수의 환상 벽의 조립은 핀에 의해서 잠금될 수 있다. 예를 들어, 단일의 핀은 적어도 3개(또는 4개 이상)의 별개의 벽의 조립을 서로 잠글 수 있다. 다른 실시예에서, 핀은 2개의 벽, 즉 제1 벽과 제2 벽의 조립을 서로 잠글 수도 있으며, 다른 핀은 제1 및 제2 벽과 제3 벽의 조립을 서로 잠근다.The combustion chamber may have two or more annular walls. With three or more walls, the assembly of the plurality of annular walls can be locked by the pins. For example, a single pin may lock at least three (or more than four) distinct wall assemblies together. In another embodiment, the fins may lock the assembly of the two walls, i.e., the first wall and the second wall, and the other fins lock the assembly of the first and second walls and the third wall together.
제1 벽이 하나 이상의 제1 홀을 제공하고, 제2 벽이 하나 이상의 제2 홀을 제공하는 점이 이해될 수 있다. 당연히, 변형예에서, 제2 홀이 있는 만큼 많은 제1 홀이 있고, 각각의 제1 홀은 제2 홀과 (또는 역으로) 쌍이 된다. 아래에서, 반대로 특정되지 않으면, 용어 "제1 홀" 및 "제2 홀"은 단지 하나의 제1 홀 또는 제1 홀 모두 또는 단지 하나의 제2 홀 또는 제2 홀 모두를 지정한다.It can be appreciated that the first wall provides one or more first holes and the second wall provides one or more second holes. Of course, in a variant, there are as many first holes as there are second holes, and each first hole is paired (or vice versa) with the second hole. In the following, unless otherwise specified, the terms "first hole" and "second hole " designate only one first hole or first hole or only one second hole or second hole.
연소실은 하나 이상의 핀을 갖는다. 아래에서, 반대로 언급되지 않으면, 용어 "핀"은 단지 하나의 핀 또는 핀 모두를 의미하기 위해서 사용된다. 예시로서, 핀은 한 쌍의 홀을 형성하는 제1 홀 및 제2 홀에 동시에 결합되도록 구성되는 로드(rod) 또는 클립(clip)일 수도 있다. 핀은 제1 홀 및 제2 홀을 포함하는 한 쌍에 간극이 있거나 또는 없도록 결합된다. 이러한 핀은 단지 한 쌍의 홀에 피팅 또는 홀과의 결합에 의해서만 협력하여 제1 및 제2 벽을 하나 이상의 자유도, 예를 들어 축선 방향 병진운동 및/또는 연소실의 축선 방향을 중심으로 하는 회전운동에 대해서 서로 결합하는 한편, 그럼에도 불구하고 모든 자유도를 막지 않는다. 이러한 핀은 종래의 볼트의 사용과 비교하여 크랙이 나타나는 위험을 피하거나 또는 상당히 감소시킬 수 있다. 따라서, 이러한 핀은, 종래의 연소실에서 행해지는 바와 같이, 2개의 벽을 서로 클림핑하고 그리고/또는 용접하기 위한 어떠한 필요성 없이 연소실의 벽이 서로 조립되는 것을 가능하게 한다.The combustion chamber has one or more fins. In the following, unless stated otherwise, the term "pin" is used to denote only one pin or both pins. By way of example, the pin may be a rod or a clip configured to be simultaneously coupled to a first hole and a second hole forming a pair of holes. The pins are coupled such that there is or is not a gap in the pair comprising the first hole and the second hole. These fins cooperate only by coupling with a fitting or hole in a pair of holes to allow the first and second walls to rotate in one or more degrees of freedom, for example axial translation and / or rotation about the axial direction of the combustion chamber They combine with one another about motion, but nevertheless do not block all degrees of freedom. These fins can avoid or significantly reduce the risk of cracking as compared to the use of conventional bolts. This pin thus enables the walls of the combustion chamber to be assembled together without any need for clamping and / or welding the two walls to one another, as is done in a conventional combustion chamber.
당연히, 연소실이 제1 및 제2 홀의 쌍을 복수로 제공할 때, 상기 연소실은 복수의 핀을 제공할 수도 있으며, 각각의 핀은 한 쌍의 홀에 결합된다. 변형예에서, 핀이 한 쌍의 홀에 제공될 때, 이 한 쌍의 홀은 단일의 핀을 수용한다. 변형예에서, 제1 및 제2 홀의 쌍이 있는 만큼 많은 핀이 있다. 변형예에서, 핀은 유사하다.Naturally, when the combustion chamber provides a plurality of pairs of first and second holes, the combustion chamber may provide a plurality of fins, and each of the fins is coupled to a pair of holes. In a variation, when a pin is provided in a pair of holes, the pair of holes receives a single pin. In a variant, there are as many pins as there are pairs of first and second holes. In a variant, the pins are similar.
핀은 제1과 제2 벽 사이의 축선방향 및/또는 방위각에서의 상대적인 움직임을 막는다. 따라서, 핀이 홀 쌍(들)에 결합될 때, 제1 및 제2 벽 사이의 피팅은 잠긴다. 제1 및 제2 벽을 서로 분리하기 위해서, 제1 및 제2 홀 쌍(들)로부터 핀(들)을 제거함으로써 시작되는 것이 필요하다.The pin prevents relative movement in the axial direction and / or the azimuthal angle between the first and second walls. Thus, when the pin is coupled to the hole pair (s), the fitting between the first and second walls is locked. In order to separate the first and second walls from each other, it is necessary to start by removing the pin (s) from the first and second hole pair (s).
따라서, 연소실은, 용접 작업을 요구하지 않으면서, 그리고 종래 기술의 연소실과 비교하여 용이하게, 빠르게, 그리고 낮은 비용으로 조립될 수 있다. 또한, 이러한 연소실은 마찬가지로 용이하게 분해될 수 있어, 유지보수 작업을 용이하게 한다.Thus, the combustion chamber can be assembled easily, quickly, and at low cost, without requiring a welding operation, and compared with combustion chambers of the prior art. Further, such a combustion chamber can likewise be easily disassembled, thus facilitating the maintenance work.
어떤 실시형태에서, 한 쌍의 홀의 제1 홀 및 제2 홀은 실질적으로 서로 대향하도록 배치된다.In some embodiments, the first hole and the second hole of the pair of holes are arranged to be substantially opposed to each other.
또한, 용어 "대향"은 제1 홀이 축선방향으로 그리고 방위각으로 제2 홀과 정렬되어 동일한 각 위치를 제공하는 점을 의미하기 위해서 사용되는 점이 이해될 수 있다. 달리 말하면, 한 쌍의 홀의 제1 및 제2 홀은 직경방향으로 반대이지 않다. 이러한 대향하는 구성은 간단한 핀을 사용하는 것을 가능하게 하고, 조립이 용이하고 효과적이도록 할 수 있다.It is also to be understood that the term "opposite" is used to mean that the first hole is aligned with the second hole in the axial direction and azimuthally to provide the same angular position. In other words, the first and second holes of the pair of holes are not diametrically opposite. This opposing configuration makes it possible to use a simple pin, making it easy to assemble and to be effective.
어떤 실시형태에서, 핀은 인젝터에 의해서 형성될 수 있다.In certain embodiments, the fins may be formed by an injector.
당연히, 연소실은 다른 구성요소에 의해서 형성되는 다른 핀을 제공할 수도 있다. 변형예에서, 연소실은 복수의 핀을 제공할 수도 있고, 각각의 핀은 인젝터에 의해서 형성될 수도 있다.Of course, the combustion chamber may provide other pins formed by other components. In a variant, the combustion chamber may provide a plurality of fins, and each fin may be formed by an injector.
핀으로서 인젝터를 사용하는 것은 연소실에 대한 중량에서 절약으로 이어지며, 중량을 절약하는 것은 항공에서 사용되는 터보머신에서 주요한 관심사이다. 또한, 이것은 연소실의 구조를 간단하게 하며, 이는 조립 및/또는 분해를 용이하게 하는 것에 기여할 수 있다. 또한, 인젝터를 핀으로서 사용함으로써, 연소실을 직접적으로 터보머신 내에 이 방식으로 고정시키고 위치시키는 것이 가능하다.Using an injector as a pin leads to savings in weight for the combustion chamber, and saving weight is a major concern in turbo machines used in aviation. This also simplifies the structure of the combustion chamber, which can contribute to facilitating assembly and / or disassembly. Further, by using the injector as a pin, it is possible to fix and position the combustion chamber directly in the turbo machine in this manner.
어떤 실시형태에서, 핀은 실질적으로 반경방향으로 연장된다.In certain embodiments, the fins extend substantially radially.
용어 "실질적으로 반경 방향"은 연소실의 축선에 대해서 60° 내지 120°의 범위에 놓여 있는 각도를 형성하고, 반경방향 평면에 평행한 방향을 의미하기 위해서 사용된다.The term "substantially radial" is used to mean an angle forming an angle in the range of 60 [deg.] To 120 [deg.] With respect to the axis of the combustion chamber and a direction parallel to the radial plane.
핀(들)에 대한 이러한 배향은 연소실의 조립을 용이하게 하는 역할을 하고, 피팅의 잠금이 더욱 더 적합하다.This orientation to the pin (s) serves to facilitate assembly of the combustion chamber, and the locking of the fitting is even more suitable.
어떤 실시형태에서, 상보적인 피팅 요소는 제1 및 제2 벽 중 하나의 벽으로부터 연장되는 복수의 축선방향 설부, 및 제1 벽 및 제2 벽 중 다른 벽에 제공되는 복수의 개구를 포함하며, 상기 개구는 설부를 수용한다. 이러한 상황 하에서, 상보적인 피팅 요소는 축선방향 피팅을 위한 상보적인 요소를 형성한다.In certain embodiments, the complementary fitting element comprises a plurality of axial tongues extending from one of the first and second walls, and a plurality of apertures provided in the other of the first and second walls, The opening accommodates the tongue. Under such circumstances, the complementary fitting element forms a complementary element for the axial fitting.
제1 벽 및/또는 제2 벽이 하나 이상의 설부를 갖는 점이 이해될 수 있다. 따라서, 제1 벽은 설부를 제공할 수도 있는 한편, 제2 벽은 어떠한 설부도 제공하지 않을 수도 있고, 제1 벽은 어떠한 설부도 제공하지 않을 수도 있는 한편, 제2 벽은 설부를 제공하거나, 또는 실제로 제1 벽은 복수의 제1 설부를 제공할 수도 있는 한편, 제2 벽은 복수의 제2 설부를 제공한다.It can be appreciated that the first wall and / or the second wall have one or more tongues. Thus, the first wall may provide tongue, while the second wall may not provide any tongue, and the first wall may not provide any tongue, while the second wall may provide tongue, Or in fact the first wall may provide a plurality of first tongue portions while the second wall provides a plurality of second tongue portions.
다른 벽은 설부에 대향하도록 배열되는 개구를 가져, 설부를 수용할 수 있고, 축선 방향의 피팅에 의해서 설부와 협력할 수 있다. 따라서, 단지 제1 벽이 설부를 제공한다면, 제2 벽은 개구를 제공하고, 만약 단지 제2 벽이 설부를 제공한다면, 제1 벽이 개구를 제공하고, 반면 만약 제1 벽이 제1 설부를 제공하고 제2 벽이 제2 설부를 제공한다면, 제1 벽은 제2 설부를 수용하기 위한 제1 개구를 제공하고 제2 벽은 제1 설부를 수용하기 위한 제2 개구를 제공한다.The other wall has an opening that is arranged to face the tongue and can accommodate the tongue and cooperate with the tongue by axial fitting. Thus, if only the first wall provides a tongue, the second wall provides an opening, and if only the second wall provides the tongue, the first wall provides an opening, whereas if the first wall is the first tongue, And the second wall provides a second tongue, the first wall provides a first opening for receiving the second tongue and the second wall provides a second opening for receiving the first tongue.
변형예에서, 설부 및 개구는 방위각에서 규칙적으로 분포(또는 이격)된다. 따라서, 인접하는 설부와 인접하는 개구 사이의 각도 공간은 동일하다는 점이 이해될 수 있다. 이러한, 분포는 상보적인 피팅 요소에 대한 회전 대칭의 등급을 얻는 것을 가능하게 하여, 벽을 서로 피팅하는 작업, 그리고 따라서 연소실을 조립하는 작업을 용이하게 한다.In a variant, the tongue and the opening are regularly distributed (or spaced) at the azimuth angle. Thus, it can be appreciated that the angular space between adjacent tongues and adjacent openings is the same. This distribution makes it possible to obtain a degree of rotational symmetry for the complementary fitting elements, thus facilitating the operation of fitting the walls together and thus of assembling the combustion chamber.
어떤 실시형태에서, 제1 및 제2 벽 중 하나의 벽의 홀은 돌출된 블레이드에 제공된다.In certain embodiments, a hole in one of the first and second walls is provided in the protruding blade.
만약 홀이 제1 홀이라면, 블레이드가 제1 벽으로부터 돌출된 부분이라는 점, 또는 만약 홀이 제2 홀이라면 블레이드가 제2 벽으로부터 돌출된 부분이라는 점이 이해될 수 있다. 이러한 구성은 벽의 중량을 감소시키는 것을 가능하게 하는 한편 블레이드 인접부에서 연소실의 전체 사이즈를 감소시킨다. 또한, 이러한 구성은, 연소실 내에서 양호하게 제어되는 특정 위치로 홀의 위치를 한정하는 것을 가능하게 하여, 연소실의 성능의 관점으로부터 불리한 유출의 어떠한 위험도 감소시킨다.If the hole is the first hole, it can be understood that the blade is a protruding portion from the first wall, or if the hole is the second hole, the blade is a protruding portion from the second wall. This arrangement enables to reduce the weight of the wall while reducing the overall size of the combustion chamber in the vicinity of the blades. This configuration also makes it possible to define the position of the hole to a specific position that is well controlled within the combustion chamber, thereby reducing any risk of adverse outflow from the perspective of the performance of the combustion chamber.
어떤 실시형태에서, 제1 홀 및 제2 홀 중 다른 홀의 인접부에 배치되는 돌출부는 상기 다른 홀의 축선에 실질적으로 평행하게 연장되어 스냅-피팅에 의해서 블레이드와 협력한다.In some embodiments, protrusions disposed in adjacent ones of the other holes of the first hole and the second hole extend substantially parallel to the axis of the other hole and cooperate with the blade by snap-fitting.
예를 들어, 홀의 인접부는 홀의 직경(또는 최대 치수)의 3배를 넘어 홀 둘레에 연장되는 벽의 환상 부분을 포함한다. 예를 들어, 돌출부는, 예를 들어 다이 스탬핑(die-stamping)에 의해서, 또는 벽에 고정되는 별도의 부품에 의해서, 벽 상에 직접적으로 기계가공되는 돌출부에 의해서 형성된다.For example, the proximal portion of the hole includes an annular portion of the wall that extends around the hole beyond three times the diameter (or maximum dimension) of the hole. For example, the protrusions are formed by protrusions that are machined directly on the walls, e.g., by die-stamping, or by separate parts that are secured to the walls.
스냅-피팅(또는 클립핑)은 (일반적으로, 예를 들어 블레이드의 국부적인 변형, 또는 조립에 관여되는 부품 모두를 변형시킴에 의한) 탄성 변형 및 상호 결합에 의해서 2개의 부분을 서로 조립하기 위한 기술이다. 2개의 부분이 스냅-피팅 위치에서 결합될 때, 이들은 일반적으로 이들의 초기 형상으로 복귀되고, 더 이상 탄성 변형을 제공하지 않는다(또는 이들은 더 작은 탄성 변형을 제공한다). 2개의 부분이 서로 스냅-피팅 위치에서 결합될 때, 이들은 서로 협력하여 분리 방향(결합 방향에 반대되는 방향)으로의 상기 부품 사이의 상대적인 운동을 저지하거나, 또는 실제로 막는다. 스냅-피팅 위치에서, 또한 2 개의 부분은 스냅-피팅 위치를 넘어 결합을 연장하기 위한 방향으로 이들 사이의 상대적인 운동을 저항하거나, 실제로 막는 방식으로 협력할 수 있다.Snap-fitting (or clipping) is a technique for assembling the two parts together by elastic deformation and mutual coupling (typically by deforming both the local deformation of the blade, or all of the parts involved in the assembly, for example) to be. When the two parts are joined at the snap-fitting position, they are generally returned to their initial shape and no longer provide elastic deformation (or they provide a smaller elastic deformation). When the two parts are engaged with each other at the snap-fitting position, they cooperate with each other to block or actually prevent relative movement between the parts in the separating direction (direction opposite to the engaging direction). In the snap-fitting position, the two portions can also cooperate in a manner that resists or actually prevents relative motion between them in a direction to extend the engagement beyond the snap-fitting position.
이러한 스냅-피팅은 핀을 사용하여 피팅을 잠그기 전에 제1 및 제2 벽이 피팅된 위치에서 유지되도록 한다.This snap-fit allows the first and second walls to be held in the fitted position before locking the fitting using the pin.
어떤 실시형태에서, 상기 다른 홀의 경계는 상기 다른 홀의 축선에 실질적으로 평행하게 연장되는 돌출부를 형성하여 스냅-피팅에 의해서 상기 블레이드와 협력한다.In some embodiments, the boundaries of the other holes form protrusions that extend substantially parallel to the axis of the other holes to cooperate with the blades by snap-fitting.
어떤 실시형태에서, 제1 벽 및 제2 벽 중 하나의 벽은, 제1 벽 및 제2 벽 중 다른 하나의 벽과 접촉하여 협력하는 축선방향 환상 숄더를 제공한다.In certain embodiments, a wall of one of the first wall and the second wall provides an axial annular shoulder that cooperates in contact with the other of the first wall and the second wall.
이러한 숄더는 제1 및 제2 벽 사이의 연결 평면을 형성하여 연소실 내로부터의 유출을 최소화하거나 0으로 감소시키는 것을 가능하게 한다.Such a shoulder forms a connection plane between the first and second walls to enable the outflow from within the combustion chamber to be minimized or reduced to zero.
어떤 실시형태에서, 연소실은, 연소실의 체적을 한정하는 단지 2개의 환상 벽, 즉 제1 환상 벽 및 제2 환상 벽을 갖는다.In some embodiments, the combustion chamber has only two annular walls, i.e., a first annular wall and a second annular wall, which define the volume of the combustion chamber.
제1 및 제2 벽은 따라서 독립적으로 연소실의 체적을 정의하기에 충분하다. 이러한 연소실은 특히 작은 수의 벽을 제공하고, 따라서 조립하는 것을 그만큼 더 용이하고, 더 빠르고, 그리고 덜 비싸게한다. 또한, 유지보수 목적을 위한 분해 작업이 또한 더욱 용이해진다. 또한, 이러한 작은 수의 벽을 제공하는 연소실은 특히 다양한 벽 사이의 연결부의 인접부에서의 유출의 더 낮은 위험을 제공한다.The first and second walls are thus sufficient to independently define the volume of the combustion chamber. These combustion chambers provide a particularly small number of walls and thus make it easier, faster, and less expensive to assemble. Also, disassembly for maintenance purposes is also easier. In addition, the combustion chamber providing such a small number of walls provides a lower risk of outflow, especially in the vicinity of the connection between the various walls.
실시형태는 본 설명에서 설명되는 실시형태 중 어느 하나에 따른 연소실을 포함하는 터보머신을 제공한다.Embodiments provide a turbo machine including a combustion chamber according to any of the embodiments described in this description.
본 발명 및 그 장점은 비-제한적 실시예로서 주어지는 본 발명의 다양한 실시형태의 다음 상세한 설명을 읽을 때 더욱 양호하게 이해될 수 있다. 본 설명은 첨부된 도면 용지를 참조하며, 여기서:
도 1은 연소실을 갖는 터보머신을 도시하고;
도 2는 도 1의 연소실의 환상 벽을 원근법으로 도시하고;
도 3은 도 1의 환상 벽의 상세도이고; 그리고
도 4는 함께 조립된 도 1의 환상 벽을 도시한다.The invention and its advantages can be better understood when reading the following detailed description of various embodiments of the invention given as non-limiting examples. This description refers to the accompanying drawing sheet, wherein:
1 shows a turbo machine with a combustion chamber;
Figure 2 shows a perspective view of the annular wall of the combustion chamber of Figure 1;
Figure 3 is a detail view of the annular wall of Figure 1; And
Figure 4 shows the annular wall of Figure 1 assembled together.
도 1은 환상 연소실(10)을 갖는 터보머신(100)을 도시하는 한편, 도 2 내지 도 4는 더욱 상세하게 연소실(10)의 2개의 환상 벽(12 및 14)을 도시한다. 연소실(10)이 역류(reverse flow) 타입의 환상 챔버이지만, 본 발명이 이 특정 타입의 연소실에 한정되지 않는다는 점이 주의되어야 한다.Figure 1 shows a
연소실(10)은 (축선(X)을 따른) 축선 방향, 반경 방향(R), 및 방위각 방향(Y)을 제공한다. 연소실(10)은 축선(X) 둘레로 회전 대칭을 제공한다. 이 실시예에서, 제1 벽(12)은, 연료가 점화되는, 즉 연소가 발생되는 체적을 한정하는 화염 튜브를 형성한다. 제2 벽(14)은 외측 굽힘부(bend)를 형성하고, 화염 튜브로 부터 오는 가스 유동을 가이드하기 위한 변류기(deflector)로서 기능한다. 이 연소실 실시예(10)는 연소실(10)의 체적(10a)을 한정하기 위한 단지 2개의 환상 벽(12 및 14)을 갖는다.The
좀 더 구체적으로, 제1 벽(12) 및 제2 벽(14) 각각은, 실질적으로 토러스(torus)의 절반인 전체적인 형상을 제공하며, 이 토러스는 도넛 금형처럼 x토러스의 회전 축선에 수직하게 분리되고, 2개의 절반-토러스는 서로 대향하도록 배치된다. 따라서, 각각의 벽(12 및 14)은 실질적으로 축선 방향인 외측 부분(12a, 14a), 실질적으로 축선 방향인 내측 부분(12b, 14b), 및 제1 벽(12)의 외측 부분(12a)과 내측 부분(12b)을 서로 연결시키거나, 제2 벽(14)의 외측 부분(14a)과 내측 부분(14b)을 서로 연결시키는 바닥(12c, 14c)을 갖는다. 일반적으로, 그리고 반대로 특정되지 않으면, 형용사 "내측" 및 "외측"은, 구성요소의 내측 부분(즉, 반경방향으로 내측 부분)이 동일 구성요소의 외측 부분(즉, 반경방향으로 외측 부분)보다 축선(X)에 더 가깝게 있도록 반경 방향을 기준으로 하여 사용된다는 점이 상기되어야 한다.More specifically, each of the
이 실시예에서, 제1 벽(12)의 외측 부분(12a)의 반경은 제2 벽(14)의 외측 부분(14a)의 반경과 실질적으로 동일하나, 더 작은 한편, 제1 벽(12)의 내측 부분(12b)의 반경은 제2 벽(14)의 반경(14b)보다 더 크다. 따라서, 제1 벽(12)을 제2 벽(14)과 이들의 외측 벽(12a 및 14a)를 통해서 조립하는 것이 가능하고, 제1 벽(21)의 외측 부분(12a)이 제2 벽(14)의 외측 부분(14a)의 내부에 배열되는 한편, 내측 부분(12b 및 14b)의 반경 차이는 연소 가스를 위한 배기 덕트를 생성하는 역할을 한다.In this embodiment, the radius of the
제1 벽(12)은 복수의 축방향 설부(tongue; 12d)를 제공하는 한편, 제2 벽(14)은 제1 벽(12)의 설부(12d)를 수용하도록 구성되는 복수의 개구(14d)를 제공한다. 이 실시예에서 설부(12d) 및 개구(14d)는 제1 및 제2 벽(12 및 14)의 상보적인 축선방향 피팅(fitting) 요소를 형성한다. 당연히, 도시되지 않은 변형예에서, 설부는 방위각으로 피팅을 위한, 또는 축선방향 및 방위각 양자로 피팅을 위한 상보적인 요소를 형성할 수도 있다.The
축선방향 설부(12d)는 제1 벽(12)의 외측 부분(12a)으로부터 축선방향으로 연장된다. 개구(14d)는, 반경방향으로 연장되고 제2 벽(14)의 바닥(14c)에 외측 부분(14a)을 연결하는 환상 숄더(14e)에 배열된다. 이 실시예에서, 개구(14d)가 있는 만큼 많은 설부(12d)가 있고, 각각의 개구(14d)는 하나의 설부(12d)를 수용한다.The
제1 벽(12)이 제2 벽(14)과 축방향으로 피팅될 때, 설부(12d)는 개구(14d)를 관통하도록 되는 한편, 제1 벽의 외측 부분(12a)의 축방향 자유 단부가 숄더(14e)와 축방향으로 접촉함으로써 협력한다.When the
제1 벽(12)은 복수의 제1 관통 홀(12f)을 제공하며, 이 홀(12f)의 축선은 반경방향으로 연장된다. 이 홀(12f)은 벽(12)의 외측 부분(12a)에 배열된다. 제2 벽(14)은, 반경방향으로 연장되는 축선을 갖는 제2 관통 홀(14f)을 제공한다. 홀(14f)은 제2 벽(14)의 외측 부분(14a)으로 부터 축선방향으로 돌출되는 블레이드(blade; 14g)에 배열된다. 이 실시예에서, 홀(12f 및 14f)은 실질적으로 원형이나, 이들이 당연히 어떤 다른 형상을 제공할 수도 있다. 제1 및 제2 벽(12 및 14)이 피팅될 때, 홀(12f 및 14f)은 서로 대향한다. 이 실시예에서, 제2 홀(14f)이 있는 만큼 많은 제1 홀(12f)이 있다.The
인젝터(18)를 수용하도록 구성되는 슬리브(16)는, 예를 들어 용접 또는 클림핑(crimping)에 의해서 각각의 제1 홀(12f)에 고정된다. 슬리브(16)는 각각의 제1 홀(12f)의 축선을 따라서 외측으로 돌출되는 경계를 형성한다. 슬리브(16)의 최대 반경은 제2 홀(14f)의 반경보다 작다. 따라서, 제1 및 제2 벽(12 및 14)의 피팅 동안에, 각각의 블레이드(14g)는 슬리브(16)와 스냅-피팅함으로써 협력한다.The
슬리브(16)와 스냅-피팅되는 블레이드(14g)를 막기(block) 위해서, 제1 및 제2 벽(12 및 14)이 피팅된 후에, 림(20)이 제1 벽(12)의 외측 부분(12a)의 외부 상에 장착된다. 예시로서, 림(20)은 용접된다. 이러한 림(20)은, 피팅을 잠그기 위한 핀을 형성하고 아래에서 설명되는 인젝터(18)의 장착 전에 벽(12 및 14)의 피팅의 중간 막음을 제공한다. 하나 이상의 림이 제공될 수도 있다. 이 실시예에서, 블레이드(14g)가 있는 만큼 많은 림(20)이 있다. 당연히, 이 림(20)은 선택적이고, 따라서 이들은 어떤 연소실 변형예에서 생략될 수도 있다.After the first and
제1 및 제2 벽(12 및 14)이 축선방향으로 피팅될 때, 제1 홀(12f)은 제2 홀(14f)을 대향한다. 다음으로, 인젝턱(18)는 각각의 대향하는 한 쌍의 제1 및 제2 홀(12f 및 14f) 안으로 삽입되며, 인젝터는 제1 및 제2 벽(12 및 14)의 피팅을 잠그는 핀을 형성한다. 인젝터(18)는 각각의 한 쌍의 홀(12f 및 14f)을 통해서 반경방향으로 연장된다. 인젝터(18)는 상이한 열 팽창 때문에 구성 요소 각각의 사이에 상대적인 움직임을 허여하도록 각각의 한 쌍의 홀에 간극을 가지며 결합되나, 그럼에도 불구하고, 인젝터는 축선 방향(X)을 따른 병진운동 및 방위각 방향(Y)으로 회전운동에서 제1 및 제2 벽(12 및 14)을 함께 커플링한다. 당연히, 슬리브(16)은 또한 제1 및 제2 벽(12 및 14)을 서로 커플링시키는데 기여하나, 이 커플링은, 특히 어떤 상황하에서 블레이드(14g)가 슬리브(16)와 효과적으로 협력하는 것을 멈추게 할 수 있는 열 팽창 차이 때문에, 림(20)에도 불구하고, 상대적으로 깨지기 쉽다. 따라서, 제1 및 제2 벽(12 및 14) 사이 피팅의 잠금의 필수적인 부분이 인젝터(18)에 의해서 형성되는 핀에 의해서 형성된다.When the first and
비록 본 발명이 특정 실시형태를 참조하여 설명되나, 이 실시형태에 대해서 변형 및 변경이 청구항에 의해서 정의되는 바와 같은 본 발명의 전체적인 범위를 넘어가지 않으면서 만들어질 수도 있다는 점이 명확하다. 특히, 도시되고 그리고/또는 언급된 다양한 실시형태의 개별적 특징이 추가적인 실시형태에서 조합될 수도 있다. 결과적으로, 설명 및 도면은 제한적인 것보다는 도해적인 의미로 간주되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to particular embodiments, it is evident that modifications and variations may be made to these embodiments without departing from the overall scope of the invention as defined by the claims. In particular, individual features of the various embodiments shown and / or referred to may be combined in additional embodiments. Consequently, the description and drawings are to be regarded as illustrative rather than restrictive.
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